ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ЖИДКОСТЬ Российский патент 2005 года по МПК C10M169/04 C10M169/04 C10M137/08 C10M159/02 C10M107/50 C10M101/02 C10N40/08 

Изобретение относится к смазочным составам, а именно к рабочим жидкостям для гидравлических систем, и может быть использовано для гидравлических систем управления специальной техники и других механизмов, работающих в широком температурном интервале, в частности, для гидравлических систем запорной арматуры газовых магистралей, функционирующих в условиях значительных перепадов температур.

Долговечность, безотказность и безопасность работы гидравлических систем управления специальной техники и других механизмов, в частности, гидравлических систем запорной арматуры газовых магистралей, во многом зависит от используемых в этих системах гидравлических жидкостей.

Основной функцией рабочих жидкостей для гидравлических систем является передача механической энергии от ее источника к месту использования с изменением значения или направления.

Гидравлические жидкости должны обладать высокими эксплуатационными характеристиками: высокой смазывающей способностью (для гарантированного обеспечения непрерывной смазки всех трущихся поверхностей: металл-резина; металл-пластмасса; металл-металл), высокой термической и антиокислительной стабильностью, высокой температурой вспышки, а также отсутствием токсичности. Жидкость должна быть инертна по отношению к материалам самой конструкции гидравлической системы - не способствовать образованию ржавчины и растворению прокладок и уплотнений системы. Рабочая жидкость должна обладать хорошей фильтруемостью, а также антипенными, деэмульгирующими свойствами. Жидкость при охлаждении в пределах эксплуатационных температур не должна кристаллизоваться, а температура ее застывания должна быть минимальной.

Известен состав рабочей жидкости для гидравлической системы газопроводов, в качестве которой используют композицию на основе полиметилсилоксановой жидкости, имеющей вязкость 18-55 мм²/с (линейной или разветвленной структуры) и фракции тяжелой нефти с температурой выкипания 180-315°С, взятых в соотношении, мас.%: полиметилсилоксановая жидкость 40-60; фракция тяжелой нефти 40-60 / Патент РФ №2079523, C 08 L 83/04, 1997 г./

Недостатком этого состава является то, что в процессе эксплуатации происходит окисление гидравлической жидкости, что вызывает коррозию металла системы и кристаллизацию при длительном воздействии низких температур.

Наиболее широкое использование в качестве рабочих гидравлических жидкостей получили составы и композиции на основе различных фракций нефти из-за хорошей смазывающей способности и совместимости с различными присадками, улучшающими эксплуатационные характеристики гидравлических жидкостей.

Известна гидравлическая жидкость, содержащая в качестве основы прямогонный дистиллят тяжелой нефти, выкипающий при 205 -350°С, полиметилсилоксан (ПМС-200А) и присадку 2,6-Ди-трет-бутил-4-метилфенол (ионол) /Патент РФ №1452098, С 10 М 101/02, 1999 г./.

Недостатком этой жидкости является высокая вязкость при низких температурах эксплуатации, что приводит к увеличению времени перестановки запорной арматуры, а также то, что присадка - ионол плохо растворяется в композиции и выпадает в осадок.

Одним из направлений исследований с целью получения высоких эксплуатационных характеристик гидравлических жидкостей, в основе которых лежит композиция “полиметилсилоксановая жидкость-фракция нефти”, является качественный и количественный подбор присадок.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенной является рабочая жидкость для гидравлической системы газопроводов, содержащая полидиметилсилоксановую жидкость линейного или разветвленного строения с вязкостью 20-50 мм²/с, фракцию нефти с температурой кипения 165-315°С и дополнительно присадку: ω,ω¹ - гексаметил-метил (2,6-дитретбутил-4-метилфенокси) олигодиметилсилоксан, при следующем соотношении компонентов, мас.%: полидиметилсилоксановая жидкость - 40-60; присадка - 0,5-3; фракция нефти - до 100 /Патент РФ №2184770, С 10 М 169/04, 2002 г./. Используемая присадка улучшает совмещение полидиметилсилоксановой жидкости и фракции нефти.

Недостатками этой рабочей жидкости также являются недостаточно высокие эксплуатационные характеристики - окисление в процессе эксплуатации свыше 6-ти месяцев, а также кристаллизация при длительном воздействии низких температур.

Задачей настоящего изобретения является создание надежных, долговечных и безопасных гидравлических жидкостей, позволяющих увеличить ресурс работы системы автоматического управления гидроприводов, в частности, запорной арматуры газовых магистралей, до трех лет в любых климатических условиях.

Технический результат от использования предложенных гидравлических жидкостей заключается в улучшении их эксплуатационных характеристик: повышении смазывающей способности и температуры вспышки и снижении температуры кристаллизации.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что в гидравлической жидкости, содержащей полиметилсилоксановую жидкость линейного или разветвленного строения, присадку и фракцию нефти, используют фракцию нефти, выкипающую при температурах 155-350°С, а в качестве присадки - смесь антиоксиданта D-α-токоферола с противозадирной присадкой - аминовыми солями смеси моно- и диалкилфосфатов, при соотношении в смеси, мас.%: антиоксидант - 5-95; противозадирная присадка - 95-5, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиметилсилоксановая жидкость 30-70

присадка 0,1-10

фракция нефти до 100,

предпочтительно в качестве антиоксиданта использовать Irganox E 201, а в качестве противозадирной присадки - Irgalube 349.

Irganox E 201 и Irgalube 349 - зарегистрированные торговые марки фирмы Ciba Specialty Chemical Inc.

Irganox E 201 - жидкий D-α-токоферол (Витамин E) - товарный продукт, используемый в качестве антиоксиданта в циркуляционных смазках и гидравлических жидкостях - динамическая вязкость при 40°С составляет 5200 мПа·с; точка плавления - около 3°С; плотность при 20 °С - 0,95 г/см³; сера отсутствует; точка воспламенения (по методу Пенски-Мартенса) - 82,5°С.

Irgalube 349 - жидкая смесь аминных фосфатов - товарный продукт, используемый в качестве противозадирной присадки в циркуляционных смазках и гидравлических жидкостях, динамическая вязкость при 40°С составляет 2200 мПа·с; точка плавления - меньше 10°С; плотность при 20°С-0,92 г/см³; сера отсутствует; наличие фосфора 9,5%; точка воспламенения (по методу Пенски-Мартенса) - 118°С.

При механическом перемешивании жидкого антиоксиданта с жидкой противозадирной присадкой получают жидкую смесь с комплексными свойствами, при смешении которой с полиметилсилоксановой жидкостью и фракцией нефти, выкипающей при температурах 155-350°С, в определенных соотношениях, улучшается совместимость всех компонентов гидравлической жидкости с неожиданным эффектом - повышением температуры вспышки, что существенно для обеспечения гарантии безопасности использования гидравлической жидкости, у которой улучшаются и другие эксплуатационные характеристики: повышается смазывающая способность и снижается температура кристаллизации.

Использование в предложенной гидравлической жидкости присадки в виде жидкой смеси антиоксиданта с противозадирной (противоизносной) присадкой при соотношении в смеси, мас.%: антиоксидант 5-95, противозадирная присадка 95-5 в количестве 0,1-10 мас.% является существенным отличием. Введение присадки в количестве менее 0,1 мас.% не позволяет улучшить эксплуатационные характеристики гидравлических жидкостей, а более 10 мас.% - экономически нецелесообразно, поскольку приводит к существенному удорожанию получаемого продукта.

Состав присадки можно варьировать в зависимости от условий эксплуатации в рамках заявленного процентного содержания компонентов смеси. При необходимости увеличить смазывающие свойства гидравлической жидкости - в жидкой смеси увеличивают процент содержания противозадирной присадки, для увеличения противокоррозионных свойств - увеличивают количество антиоксиданта.

Использование в качестве присадки в гидравлических жидкостях жидкой смеси с комплексными свойствами, увеличивающими температуру вспышки и смазывающую способность и снижающую окислительную - антиоксиданта (например, Irganox E 201) и противозадирной присадки (например, Irgalube 349) в определенных соотношениях компонентов в смеси из доступных источников информации автору не известно.

В качестве компонентов гидравлической жидкости использованы: полиметилсилоксановые жидкости линейной или разветвленной структуры с вязкостью от 15 до 100 сСт при 20°С по ГОСТ 13 032-77 “Жидкости полиметилсилоксановые”, а также жидкости ПМС-20р, ПМС-20р(г) - по ТУ 6-02-1259-89 и фракция нефти, выкипающая при с температурах 155 - 350°С с вязкостью 5,2 мм²/сек при +20°С.

Составы гидравлических жидкостей и их свойства приведены в таблице.

Пример 1.

Гидравлическую жидкость готовят следующим образом.

Готовят жидкую присадку, для чего в чистый, сухой эмалированный аппарат емкостью 25 л, снабженный перемешивающим устройством, при комнатной температуре загружают 10, 5 кг жидкого антиоксиданта - Irganox E 201, включают мешалку и при работающей мешалке загружают 4,5 кг противозадирной присадки - жидкой смеси аминных фосфатов - Irgalube 349. Смесь перемешивают в течение 40 минут.

В чистый, сухой эмалированный аппарат емкостью 1,5 м³ при комнатной температуре загружают 300 кг полиметилсилоксановой жидкости разветвленного строения - ПМС-20р, включают мешалку, при работающей мешалке вводят 15 кг предварительно приготовленной присадки, перемешивают 5 минут, загружают 685 кг фракции нефти с вязкостью 5,2 мм²/сек и снова перемешивают 15 мин.

Соотношение компонентов в полученной гидравлической жидкости составляет, мас.%: ПМС-20р - 30,0; присадка - 1,5% (при соотношении в смеси антиоксиданта 70 мас.%, а противозадирной присадки - 30 мас.%); фракция нефти - 68,5.

Присадка равномерно распределяется в объеме основы, полученная гидравлическая жидкость имеет температуру вспышки - 88°С, смазывающую способность (диаметр пятна износа, мм - сталь по стали) - 0,34; температура помутнения - (-40°С), температура застывания - (-92°С).

Пример 2 приведен в условиях примера 1 при соотношении компонентов гидравлической жидкости разветвленного строения, мас.%: 70,0; 1,5 (40 антиоксиданта-60- противозадирной присадки); 28,5.

Пример 3 приведен в условиях примера 1 при соотношении компонентов гидравлической жидкости разветвленного строения, мас.%: 40,0; 0,7 (50 антиоксиданта-50 - противозадирной присадки); 59,3.

Пример 4 приведен в условиях примера 1 при соотношении компонентов гидравлической жидкости линейного строения ПМС-50, мас.%: 49,0; 3,0 (20 антиоксиданта - 80 - противозадирной присадки); 48,0.

Пример 5 приведен в условиях примера 1 при соотношении компонентов гидравлической жидкости линейного строения ПМС-20, мас.%: 30,0; 2,2 (70 антиоксиданта - 30 - противозадирной присадки); 67,8.

Пример 6 приведен в условиях примера 1 при соотношении компонентов гидравлической жидкости линейного строения ПМС-50, мас.%: 70,0; 3,0 (5 антиоксиданта - 95 - противозадирной присадки); 27,0.

Из приведенных в таблице данных следует, что гидравлические жидкости согласно изобретению имеют высокие эксплуатационные характеристики: высокие смазывающую способность и температуру вспышки и низкую температуру застывания (кристаллизации).

Варьируя соотношением компонентов внутри присадки, можно оптимизировать качество гидравлической жидкости исходя из конкретных условий ее эксплуатации.

Таким образом, предложенные составы гидравлических жидкостей обладают высокими эксплуатационными характеристиками. Срок эксплуатации жидкостей при периодическом воздействии низких температур - до трех лет, что снижает экономические затраты на обслуживание систем автоматического управления гидроприводов.

Использование: для гидравлических систем управления специальной техники и других механизмов, в частности для гидросистем запорной арматуры газовых магистралей. Сущность: гидравлическая жидкость содержит полиметилсилоксановую жидкость линейного или разветвленного строения, фракцию нефти, выкипающую при температурах 155-350°С, и присадку, представляющую собой смесь антиоксиданта D-α-токоферола с противозадирной присадкой – аминовыми солями смеси моно- и диалкилфосфатов при соотношении в смеси, мас.%: антиоксидант - 5-95; противозадирная присадка – 5-95, при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиметилсилоксановая жидкость 30-70; присадка 0,1-10; фракция нефти до100. Предпочтительно в качестве антиоксиданта используют Irganox E 201, а в качестве противозадирной присадки - Irgalube 349. Технический результат – повышение эксплуатационных характеристик жидкости, в частности смазывающей способности, и увеличение ресурса работы систем автоматического управления гидроприводов в любых климатических условиях. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Гидравлическая жидкость, содержащая полиметилсилоксановую жидкость линейного или разветвленного строения, фракцию нефти и присадку, отличающаяся тем, что используют фракцию нефти, выкипающую при температурах 155-350°С, а в качестве присадки - смесь антиоксиданта D-α-токоферола с противозадирной присадкой – аминовыми солями смеси моно- и диалкилфосфатов при соотношении в смеси, мас.%: антиоксидант - 5-95; противозадирная присадка - 5-95, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиметилсилоксановая жидкость 30-70

Присадка 0,1-10

Фракция нефти До 100